The Cosmic Assembly Near-infrared Deep Extragalactic Legacy Survey (CANDELS) is designed to document the first third of galactic evolution, over the approximate redshift (z) range 8--1.5. It will image >250,000 distant galaxies using three separate cameras on the Hubble Space Telescope, from the mid-ultraviolet to the near-infrared, and will find and measure Type Ia supernovae at z>1.5 to test their accuracy as standardizable candles for cosmology. Five premier multi-wavelength sky regions are selected, each with extensive ancillary data. The use of five widely separated fields mitigates cosmic variance and yields statistically robust and complete samples of galaxies down to a stellar mass of 10^9 M_\odot to z \approx 2, reaching the knee of the ultraviolet luminosity function (UVLF) of galaxies to z \approx 8. The survey covers approximately 800 arcmin^2 and is divided into two parts. The CANDELS/Deep survey (5\sigma\ point-source limit H=27.7 mag) covers \sim 125 arcmin^2 within GOODS-N and GOODS-S. The CANDELS/Wide survey includes GOODS and three additional fields (EGS, COSMOS, and UDS) and covers the full area to a 5\sigma\ point-source limit of H \gtrsim 27.0 mag. Together with the Hubble Ultra Deep Fields, the strategy creates a three-tiered "wedding cake" approach that has proven efficient for extragalactic surveys. Data from the survey are nonproprietary and are useful for a wide variety of science investigations. In this paper, we describe the basic motivations for the survey, the CANDELS team science goals and the resulting observational requirements, the field selection and geometry, and the observing design. The Hubble data processing and products are described in a companion paper.

We present imaging data and photometry for the COSMOS survey in 15 photometric bands between 0.3um and 2.4um. These include data taken on the Subaru 8.3m telescope, the KPNO and CTIO 4m telescopes, and the CFHT 3.6m telescope. Special techniques are used to ensure that the relative photometric calibration is better than 1% across the field of view. The absolute photometric accuracy from standard star measurements is found to be 6%. The absolute calibration is corrected using galaxy spectra, providing colors accurate to 2% or better. Stellar and galaxy colors and counts agree well with the expected values. Finally, as the first step in the scientific analysis of these data we construct panchromatic number counts which confirm that both the geometry of the universe and the galaxy population are evolving.

We present spectroscopic redshifts of a large sample of galaxies with IAB < 22.5 in the COSMOS field, measured from spectra of 10,644 objects that have been obtained in the first two years of observations in the zCOSMOS-bright redshift survey. These include a statistically complete subset of 10,109 objects. The average accuracy of individual redshifts is 110 km s−1, independent of redshift. The reliability of individual redshifts is described by a Confidence Class that has been empirically calibrated through repeat spectroscopic observations of over 600 galaxies. There is very good agreement between spectroscopic and photometric redshifts for the most secure Confidence Classes. For the less secure Confidence Classes, there is a good correspondence between the fraction of objects with a consistent photometric redshift and the spectroscopic repeatability, suggesting that the photometric redshifts can be used to indicate which of the less secure spectroscopic redshifts are likely right and which are probably wrong, and to give an indication of the nature of objects for which we failed to determine a redshift. Using this approach, we can construct a spectroscopic sample that is 99% reliable and which is 88% complete in the sample as a whole, and 95% complete in the redshift range 0.5 < z < 0.8. The luminosity and mass completeness levels of the zCOSMOS-bright sample of galaxies is also discussed.

We present the Galaxy Stellar Mass Function (MF) up to z~1 from the zCOSMOS-bright 10k spectroscopic sample. We investigate the total MF and the contribution of ETGs and LTGs, defined by different criteria (SED, morphology or star formation). We unveil a galaxy bimodality in the global MF, better represented by 2 Schechter functions dominated by ETGs and LTGs, respectively. For the global population we confirm that low-mass galaxies number density increases later and faster than for massive galaxies. We find that the MF evolution at intermediate-low values of Mstar (logM<10.6) is mostly explained by the growth in stellar mass driven by smoothly decreasing star formation activities. The low residual evolution is consistent with ~0.16 merger per galaxy per Gyr (of which fewer than 0.1 are major). We find that ETGs increase in number density with cosmic time faster for decreasing Mstar, with a median "building redshift" increasing with mass, in contrast with hierarchical models. For LTGs we find that the number density of blue or spiral galaxies remains almost constant from z~1. Instead, the most extreme population of active star forming galaxies is rapidly decreasing in number density. We suggest a transformation from blue active spirals of intermediate mass into blue quiescent and successively (1-2 Gyr after) into red passive types. The complete morphological transformation into red spheroidals, required longer time-scales or follows after 1-2 Gyr. A continuous replacement of blue galaxies is expected by low-mass active spirals growing in stellar mass. We estimate that on average ~25% of blue galaxies is transforming into red per Gyr for logM<11. We conclude that the build-up of galaxies and ETGs follows the same downsizing trend with mass as the formation of their stars, converse to the trend predicted by current SAMs. We expect a negligible evolution of the global Galaxy Baryonic MF.

We map the radial and azimuthal distribution of Mg II gas within 200 kpc (physical) of 4000 galaxies at redshifts 0.5 < z < 0.9 using co-added spectra of more than 5000 background galaxies at z > 1. We investigate the variation of Mg II rest frame equivalent width as a function of the radial impact parameter for different subsets of foreground galaxies selected in terms of their rest-frame colors and masses. Blue galaxies have a significantly higher average Mg II equivalent width at close galactocentric radii as compared to the red galaxies. Amongst the blue galaxies, there is a correlation between Mg II equivalent width and galactic stellar mass of the host galaxy. We also find that the distribution of Mg II absorption around group galaxies is more extended than that for non-group galaxies, and that groups as a whole have more extended radial profiles than individual galaxies. Interestingly, these effects can be satisfactorily modeled by a simple superposition of the absorption profiles of individual member galaxies, assuming that these are the same as those of non-group galaxies, suggesting that the group environment may not significantly enhance or diminish the Mg II absorption of individual galaxies. We show that there is a strong azimuthal dependence of the Mg II absorption within 50 kpc of inclined disk-dominated galaxies, indicating the presence of a strongly bipolar outflow aligned along the disk rotation axis. There is no significant dependence of Mg II absorption on the apparent inclination angle of disk-dominated galaxies.

Abstract The Cosmic Evolution Survey (COSMOS) has become a cornerstone of extragalactic astronomy. Since the last public catalog in 2015, a wealth of new imaging and spectroscopic data have been collected in the COSMOS field. This paper describes the collection, processing, and analysis of these new imaging data to produce a new reference photometric redshift catalog. Source detection and multiwavelength photometry are performed for 1.7 million sources across the 2 deg 2 of the COSMOS field, ∼966,000 of which are measured with all available broadband data using both traditional aperture photometric methods and a new profile-fitting photometric extraction tool, The Farmer , which we have developed. A detailed comparison of the two resulting photometric catalogs is presented. Photometric redshifts are computed for all sources in each catalog utilizing two independent photometric redshift codes. Finally, a comparison is made between the performance of the photometric methodologies and of the redshift codes to demonstrate an exceptional degree of self-consistency in the resulting photometric redshifts. The i < 21 sources have subpercent photometric redshift accuracy and even the faintest sources at 25 < i < 27 reach a precision of 5%. Finally, these results are discussed in the context of previous, current, and future surveys in the COSMOS field. Compared to COSMOS2015, it reaches the same photometric redshift precision at almost one magnitude deeper. Both photometric catalogs and their photometric redshift solutions and physical parameters will be made available through the usual astronomical archive systems (ESO Phase 3, IPAC-IRSA, and CDS).

We report Hubble Space Telescope/Cosmic Origins Spectrograph observations of the Lyα emission and interstellar absorption lines in a sample of 10 star-forming galaxies at z ∼ 0.2. Selected on the basis of high equivalent width optical emission lines, the sample, dubbed "Green Peas," make some of the best analogs for young galaxies in an early universe. We detect Lyα emission in all ten galaxies, and 9/10 show double-peaked line profiles suggestive of low H i column density. We measure Lyα/Hα flux ratios of 0.5–5.6, implying that 5%–60% of Lyα photons escape the galaxies. These data confirm previous findings that low-ionization metal absorption (LIS) lines are weaker when Lyα escape fraction and equivalent width are higher. However, contrary to previously favored interpretations of this trend, increased Lyα output cannot be the result of a varying H i covering: the Lyman absorption lines (Lyβ and higher) show a covering fraction near unity for gas with NH i ≳ 1016 cm−2. Moreover, we detect no correlation between Lyα escape and the outflow velocity of the LIS lines, suggesting that kinematic effects do not explain the range of Lyα/Hα flux ratios in these galaxies. In contrast, we detect a strong anticorrelation between the Lyα escape fraction and the velocity separation of the Lyα emission peaks, driven primarily by the velocity of the blue peak. As this velocity separation is sensitive to H i column density, we conclude that Lyα escape in these Green Peas is likely regulated by the H i column density rather than outflow velocity or H i covering fraction.

The GLASS James Webb Space Telescope Early Release Science (hereafter GLASS-JWST-ERS) Program will obtain and make publicly available the deepest extragalactic data of the ERS campaign. It is primarily designed to address two key science questions, namely, "what sources ionized the universe and when?" and "how do baryons cycle through galaxies?", while also enabling a broad variety of first look scientific investigations. In primary mode, it will obtain NIRISS and NIRSpec spectroscopy of galaxies lensed by the foreground Hubble Frontier Field cluster, Abell 2744. In parallel, it will use NIRCam to observe two fields that are offset from the cluster center, where lensing magnification is negligible, and which can thus be effectively considered blank fields. In order to prepare the community for access to this unprecedented data, we describe the scientific rationale, the survey design (including target selection and observational setups), and present pre-commissioning estimates of the expected sensitivity. In addition, we describe the planned public releases of high-level data products, for use by the wider astronomical community.

The Lyman-alpha ( line of hydrogen is a well-known tracer of galaxies at high redshift. However, the connection between observables and galaxy properties has not been fully established, limiting the use of the line to probe the physics of galaxies. Here, we derive the global neutral hydrogen gas ( properties of nearby galaxies to assess the impact of neutral gas on the output of galaxies. We observed the 21cm line emission using the Karl G. Jansky Very Large Array in D-array configuration (sim 55" resolution, $ for 37 star-forming galaxies with available Hubble Space Telescope (HST) imaging from the Lyman Alpha Reference Samples. We detected 21cm emission for 33 out of the 37 galaxies observed. We found no significant correlation of global properties (including mass, column density, gas fraction, depletion time, line width, or velocity shift between and with the luminosity, escape fractions, or equivalent widths (EW) derived with HST photometry. Additionally, both and weak or non-emitters are distributed evenly along the parameter space of optically selected $z=0$ galaxies. Around 74<!PCT!> of the sample is undergoing galaxy interaction, this fraction is higher for (83<!PCT!> for galaxies with $EW than for weak or non-emitters (70<!PCT!>). Nevertheless, galaxies identified as interacting have and properties statistically consistent with those of non-interacting galaxies. Our results show that global properties (on scales $>30$kpc) have little direct impact on the output from galaxies. Instead likely regulates emission on small scales: statistical comparisons of and high angular resolution 21cm observations are required to fully assess the role of in radiative transfer. While our study indicates that major and minor galaxy mergers could play a role in the emission of photons in the Local Universe, especially for galaxies with high fractions, the line of sight that a system is observed through ultimately determines the observables.